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DRV8213 有刷直流电机驱动器技术解析

科技观察员 ? 2025-08-11 14:45 ? 次阅读
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Texas Instruments DRV8213有刷直流电机驱动器是一款N通道H桥驱动器,具有集成电流感应、调节和失速检测功能。三倍电荷泵允许器件以低至1.65V的电压运行,以适应1.8V电源轨和低电池条件。此驱动器支持1.8V、3.3V和5V逻辑输入,工作电源电压范围为1.65V至11V,导通电阻 (R DS(on) ) 为240mΩ。DRV8213驱动器提供欠压锁定、过流和过热保护。该驱动器还具有开关频率高达100kHz 的PWM控制接口。RTE包支持无传感器电机失速检测并向微控制器报告。DRV8213驱动器非常适合有刷直流电机、螺线管、继电器驱动、水表和煤气表、电子智能锁、电子和机器人玩具、便携式打印机等。

数据手册:*附件:Texas Instruments DRV8213有刷直流电机驱动器数据手册.pdf

特性

  • N通道H桥有刷直流电机驱动器
  • 工作电源电压范围:1.65V至11V
  • 导通电阻RDS(on) :240mΩ
  • 高输出电流能力:4A(峰值)
  • 开关频率高达100kHz的PWM控制接口
  • 支持1.8V、3.3V和5V逻辑输入
  • 集成电流检测和电流调节
  • 模拟电流检测输出(IPROPI
  • 增益选择(GAINSEL):
    • 低至10mA的高精度电流感应
    • 优化的导通电阻RDS(ON) 和针对不同电流范围的过流限制
  • 可配置浪涌时间(仅限RTE封装)
  • 内部电荷泵
  • 电池寿命长,低功耗睡眠模式的最大睡眠电流<60nA
  • 封装尺寸小
  • 集成保护:
    • VM欠压锁定(UVLO)
    • 自动重试过流保护 (OCP)
    • 热关断 (TSD)
    • 失速检测(仅限RTE封装)

示意图(RTE封装)

1.png

框图

2.png

DRV8213 有刷直流电机驱动器技术解析

一、产品核心特性

DRV8213是德州仪器(TI)推出的集成电流检测与调节功能的有刷直流电机驱动器,具有以下突出特性:

?功率驱动能力?:

  • N沟道H桥架构,支持1.65V至11V宽电压工作范围
  • 240mΩ典型导通电阻(高边+低边)
  • 4A峰值输出电流能力
  • 支持100kHz PWM控制频率

?电流检测技术?:

  • 集成电流镜像感应架构,无需外部检测电阻
  • 编程增益选择(GAINSEL):
    • 高精度模式:10-60mA范围(4900μA/A增益)
    • 中范围模式:60-350mA范围(1050μA/A增益)
    • 标准模式:350mA-2A范围(205μA/A增益)
  • 模拟电流输出(IPROPI)精度达±6%

?保护机制?:

  • 电源欠压锁定(UVLO)
  • 自动重试过流保护(OCP)
  • 热关断(TSD)
  • RTE封装支持失速检测功能

二、典型应用设计

1. 电子锁驱动方案

?关键参数配置?:

  • 栅极电阻:R_ON=2.2Ω,R_OFF=0Ω
  • 电流限制:RIPROPI=8.45kΩ(VREF=3.3V时ITRIP≈1.9A)
  • 保护电路
    • 栅极负压钳位:5.1V齐纳二极管
    • 米勒效应抑制:15kΩ栅源电阻

2. PCB布局规范

模块设计要求典型值
功率回路回路面积<5mm?2oz铜厚
去耦电容紧贴VM引脚放置0.1μF X7R陶瓷
热设计散热焊盘4×0.3mm过孔阵列θJA=50.7°C/W
IPROPI走线远离开关节点长度≤25mm

三、性能优化指南

1. 热管理策略

  • ?稳态工况?:
    • DSG封装:建议8cm?铜面积(2层板θJA=80°C/W)
    • RTE封装:建议16cm?铜面积(4层板θJA=50.7°C/W)
  • ?瞬态工况?:
    • 1秒脉冲:ZθJA=30°C/W(2oz铜厚)
    • 10ms脉冲:ZθJA=10°C/W

四、选型对比

型号封装RDS(on)电流感应失速检测适用场景
DRV8213RTEWQFN16240mΩ支持支持高可靠性医疗设备
DRV8213DSGWSON8240mΩ支持不支持空间受限的消费电子
DRV8210DSGWSON81000mΩ不支持不支持低成本低功耗应用

该器件通过创新的集成电流检测架构和汽车级可靠性设计,为电池供电的电机驱动系统提供了高集成度解决方案。其1.65V低压工作特性和60nA超低睡眠电流,使其成为智能门锁、便携医疗设备等应用的理想选择。

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